第2章微型计算机系统的微处理器教学教案
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低位数据线上读写低字节数据 高位数据线上读写高字节数据
31
8086存储器的分体结构
读/写一个非规则字数据： ▼ 该字数据的地址从奇地址开始，低字节数据放在奇地址 存储体中，而高字节数据存放在偶地址存储体中 ▼ CPU需要发送两个地址，并连续地执行二个总线读/写周 期，才能分两次完成对该字的读/写
▼第一次读写奇地址体上数据，发送该字数据的地址 (A0一定为1)，并令信号BHE=0，通过高位数据线读写低字 节数据；偶地址体上的8位数据被忽略
29
8086存储器的分体结构
读/写一个字节数据： 如果BHE=1，表示要读/写偶地址存储体，发送偶地址； 此时A0=0， DB8 -- DB15上的数据将被忽略 如果BHE=0，表示要读/写奇地址存储体；发送奇地址； 此时A0=1， DB0 -- DB7上的数据将被忽略
低地址
CPU
数据 偶地址
空闲
16位的总线足可以管理和标记它 某存储单元的实际地址用段的基本地址（段基址）加该存储
17
标志寄存器图示
状零符态控 执 执在标结算号结算对算结为控制行行运志4时值果结标果结于结果0位制，C算Z，将是果志的果有果为P向标F还过U辅被否为S用符的符的正高志是是F程助置为0来号最号正数用奇4T，单正中位进为0F反位高数负时来偶结数的值。则步常位，的进位1映，位就号，反标果的个为如其((用如T进位标T算如生时运它相反。S映志的 奇 数 1果 值FF来F果位标志是果了其算=与同映运=运P的低偶为运为溢10发F或志A否运一值运。运算方算))值性偶81用出F运结范1中生位C借产算个为，向的作表称。数于标F算果围断应断C蔽中低中位生结进1否标主”示为如，标P志所超，允C请中断“进果位U则志要指由递果则志P位得过则许求断请都1位的或U，D用令高减”“P运O结当称标。请求必外的FF或最借O来F执字方1算位的果前为志但求；须部个”用F借高位反行节式的用是运溢I不，I响的于位位，FF映时向值来否算出位=管以应可反。产此运的低1被决溢位，用该及C屏表映步字清定P出数O来标C蔽示有U进节FP为在。所决志中开外符的U方方0“如能定为断内中部号值向向数果表C何发部断的数被；进P据运示值出产不加U置D行串算的是，的生可减为F—操=否中的屏1响
在存储器中，以字节为单位存取数据 存储地址即为存储单元编号，称为地址 8086/8088提供20条地址总线，可寻址的存储空间为
220=1MB 每个存储单元的地址均为20位(但一般用5个十六进制
数书写) 地址范围为：00000H--0FFFFFH
23
字节数据与字数据的存储
存储在一个存储单元中的数据称为字节数据 字节数据的存储：按顺序存放 其存储单元的地址，叫做该字节数据的存储地址
某数据地址DI 堆栈顶地址SP
堆栈段 数据段或附加数据段
16
6. 标志寄存器
FR(FLAGS) —— 状态标志寄存器 8086/8088CPU设有一个16位的状态标志寄存器；使用
其中的9位作为状态标志位和控制标志位 6个状态标志(也称为条件码)----寄存ALU运算结果的
状态信息 3个控制标志----寄存CPU的工作状态信息
（6）理解8086/8088CPU工作周期的相关概念以及CPU外部操 作的典型工作时序
3
第1个主题 8086/8088CPU的编程结构
主要内容： ▪ 8086/8088CPU的内部结构 ▪ 8086/8088CPU的寄存器结构
4
5
8086/8088CPU的内部结构
指令取高队出了列与程的执序设行的置并运使行行指进速令行度的提部（份但寄。存取存寄贮指器存容8令是0器量、为为8中是有8指84C央高限位 字令P处速）U、节译理数的，码指器存它据、令的贮们总产队组部可生线成列件用
◆读/写偶地址体时，数据从低8位数据总线上传送 ◆读/写奇地址体时，数据从高8位数据总线上传送 特别提示：关注BHE、A0和SEL信号
28
8086存储器的分体结构
8086CPU是按16位结构设计，可以通过两个存储体 直接读/写一个字数据；也可以只从一个存储体中读 /写一个8位的字节数据
SEL为奇偶地址存储体的“片选”信号 奇偶地址存储体的选择由BHE信号和A0决定 所以读/写字数据或字节数据就会有几种不同的情况
5. 指令指针寄存器
IP寄存器 —— 指令指针寄存器，存放下一次要取 出执行的指令的偏移地址
•与CS结合使用构成真正的指令物理地址 •用户不能直接更新使用，只能由系统自动更新
15
部分寄存器一般用途示意
段基地址CS
段基地址S段S 基地址DS或ES
代码段
某指令地址IP
某数据地址SI 栈内某数据地址BP
址的计算方法
（4） 掌（握4）▪8088800688/686/08/880808系88C8统PC中UP的IU/O外的组部引织引脚特脚功点和及能应端和用口特工的征作编方址式方式 （5） 掌（握5）▪8088800688/686/08/880808C88PC8UP的的U典的最工型大作时最模小序式两分以种析及工工作作模时式序
需要存储在相邻两个存储单元中的数据称为一个“字”， 叫做字数据 字数据的存储：低字节存于低地址单元，高字节存于 高地址单元 存放该字数据低字节的存储单元的地址，叫做该字数 据的存储地址
24
存储器中数据的存储方式
存储单元地址
3CH 00A22H
• 存储内容的表示：
（00A22H）=3CH
低字节 高字节
0 1 从奇地址内存单元或I/O端口读/写一个字节数据 AD15~AD8
第一总线周期高8位数据
0 1 从奇地址开始读/写
有效
AD15~AD8
1 0 一个(非规则)字数据 第二总线周期低8位数据 有效
AD7~AD0
33
存储器的分段和物理地址的形成
8086/ 8088 的地址总线（AB）为20位 ∴ 直接寻址范围是 220 = 1 MB个存储单元
18
标志寄存器置位问题
状态标志位由ALU运算的结果置位 控制标志位需要在程序中用专门的指令置位
19
运算对标志位的影响的例
20
运算对标志位的影响的例
21
第2个主题 8086/8088的存储器组织
主要内容：
▪ 存储器组织 ▪ 8086存储器的分体结构 ▪ 存储器的分段和物理地址的形成
22
存储器的组织
▼第二次读写偶地址体上数据，再发送一个偶地址 (A0=0)，并令信号BHE=1，通过低位数据线读写高字节数据
32
8086存储器的分体结构
BHE A0
操作
所用的数据 总线
0 0 存取规则字（从偶地址开始读/写一个字）
AD15~AD0
1 0 从偶地址内存单元或I/O端口读/写一个字节数据 AD7~AD0
但是: 8086/ 8088 的寄存器、ALU都是16位，送出的也只 能是16位的地址数据
∴ 最多表示 216 = 64 KB 个地址编号 就是说：16位的寄存器和ALU不能直接存放和处理20位 的地址数据
34
存储器的逻辑分段
CPU对存储器实行“分段”管理 即将存储空间分为若干逻辑段，每个逻辑段长度≤64 KB；
地输址入加输法出器控的制作电用路是实根现来寄暂存存器指内并令的传、数送数据操据进作和行指地算令址术。及可逻将辑 据总段线寄控存制器，存决放定的读段或基写运、算。存于寄存器内的地址可用 地对址内与存EU或送对出I/O的接16口位偏 来指向内存的某个位置，即寻址。 移地址计算得到20位的 实际地址
6
执行部件EU的组成及作用
存取“规则字”与“非规则字”，其操作过程不同 (即所使用的总线周期数不同)
26
8086存储器的分体结构
在8086系统中，将其可寻址的1 MB存储器分为 两个存储体；即奇地址存储体和偶地址存储体， 各为512 KB
27
8086存储器的分体结构
◆奇地址存储体与系统高8位数据总线相连，偶地址存储体 与系统低8位数据总线相连
奇地址
内存
高地址
读/写偶地址字节
空闲
低地址 偶地址
CPU
数据 奇地址
内存
高地址
读/写奇地址字节
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8086存储器的分体结构
读/写一个规则字数据： ▼ 该字数据的地址是从偶地址开始的；发送该字数据的地 址（一定是偶地址A0=0），同时令信号BHE=0，则只须执 行一个总线读/写周期，便可一次完成对该字的读/写操作
微机原理及应用
北京科技大学信息工程学院
2
第2章 微型计算机中的微处理器
本章主要的内容是8086/8088微处理器的相关知识以及
应（重18）0点8重（6掌/点81握0）▪掌8和8微8握C0理处P88解06U理8/系8的6器/0统8知8的08的8识内C8组CP部P织UU结的和的构工编内及作部程各方结结相式构关构特组征件及的外基部本应功用能特征 （2） 重（点2）▪掌88握0088内66/部8/80寄0888存C8P的器U存的的构内储成部器及寄组应存织用器特的点构成及应用特点 （3） 重（点3）▪掌88握00888606/88/860/088880C88P的8系UI系统/O统中组中存织存储储器器的和组I织/O特接点口以的及组物织理方地式
10
1. 数据寄存器
▪ 含4个16位寄存器，也可分别作为2个8位的字节寄存器 使用；常用来存放参与运算的操作数或运算结果
• AX(Accumulator)（AH、AL）——累加寄存器 常用于数据运算或与外设交换数据
• BX(Base)（BH、BL）——基址寄存器 在间接寻址中用于存放内存的基地址
• CX(Count)（CH、CL）—— 计数寄存器 在循环、移位等操作中用于计数
• DX(Data)（DH、DL）—— 数据寄存器 常用于数据的传送或配合AX进行双字节运算
11
2. 段寄存器
4个16位段寄存器，用于存放各逻辑段的段基地址；不 可互换的使用
CS(Code Segment )：代码段寄存器 用于存放当前执行程序所在段的段基地址
DS(Data Segment )：数据段寄存器 用于存放当前使用数据所在段的段基地址
预取指令时：利用CPU执行指令而总线空闲，从 内存中取出指令放入指令队列(等待CPU取走)
EU执行指令时：按EU的指令，向内存或I/O接口 写运算结果，从内存或I/O接口取数据
控制外部总线，保证各种信息的正确传送
8
指令队列缓冲器
指令队列缓冲器
8086 的指令队列为6个字节
8088 的指令队列为4个字节
实现CPU的流水
指令队列缓冲器的指令存放状态
线处理操作
顺序指令执行：指令队列存放紧接在执行指令后面的 那一条指令
执行转移指令：立即清除指令队列中的内容，从新的 地址取入指令，并立即送往执行单元，然后再从新单 元开始重新填满队列
9
8086/8088CPU的内部(编程用)寄存器
包括14个16位的寄存器 4个数据寄存器 2个地址指针寄存器 2个变址寄存器 4个段寄存器 2个控制寄存器
…… 0DH 3AH
00B06H 00B07H
存储单元地址
存储内容
字数据3A0DH的存 储地址为：00B06H
字数据325EH的存 储地址为：03A03H
…… 5EH 32H …源自03A03H 03A04H
25
规则字与非规则字
存放一个字数据的低字节地址如果是偶数地址，则 称为“规则字”
存放一个字数据的低字节地址如果是奇数地址，则 称为“非规则字”
ES(Extra Segment )：附加段寄存器 用于存放当前附加数据段的段基地址
SS(Stack Segment )：堆栈段寄存器 用于存放当前堆栈段的段基地址
12
3. 地址指针寄存器
常用于存放段内寻址时的偏移地址 SP：堆栈指针寄存器，存放当前堆栈段中
栈顶的偏移地址 BP：基址指针寄存器，存放位于堆栈中的
算术逻辑单元（运算器） 8个通用寄存器 1个标志寄存器 EU部分控制电路
取指令，指令译码 执行指令，完成运算
7
总线接口部件BIU的组成及作用
地址加法器 6字节指令队列缓冲器 4个16位段寄存器 计1算6位20指位令的指存针储寄器存地器址 完分输成两入C种P输情U出况与控:内制存电间路以及CPU与I/O接口间的信息传送
某个存储单元的偏移地址 在寻址操作时一般均与SS搭配使用
13
4. 变址寄存器
SI：源变址寄存器 DI：目标变址寄存器 变址寄存器常用于指令的间接寻址或相对寻址；存放
当前数据段中某一个存储单元的偏移地址 与DS配合使用 用SI存放源操作数的偏移地址 用DI存放目标操作数的偏移地址
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8086存储器的分体结构
读/写一个非规则字数据： ▼ 该字数据的地址从奇地址开始，低字节数据放在奇地址 存储体中，而高字节数据存放在偶地址存储体中 ▼ CPU需要发送两个地址，并连续地执行二个总线读/写周 期，才能分两次完成对该字的读/写
▼第一次读写奇地址体上数据，发送该字数据的地址 (A0一定为1)，并令信号BHE=0，通过高位数据线读写低字 节数据；偶地址体上的8位数据被忽略
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8086存储器的分体结构
读/写一个字节数据： 如果BHE=1，表示要读/写偶地址存储体，发送偶地址； 此时A0=0， DB8 -- DB15上的数据将被忽略 如果BHE=0，表示要读/写奇地址存储体；发送奇地址； 此时A0=1， DB0 -- DB7上的数据将被忽略
低地址
CPU
数据 偶地址
空闲
16位的总线足可以管理和标记它 某存储单元的实际地址用段的基本地址（段基址）加该存储
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标志寄存器图示
状零符态控 执 执在标结算号结算对算结为控制行行运志4时值果结标果结于结果0位制，C算Z，将是果志的果有果为P向标F还过U辅被否为S用符的符的正高志是是F程助置为0来号最号正数用奇4T，单正中位进为0F反位高数负时来偶结数的值。则步常位，的进位1映，位就号，反标果的个为如其((用如T进位标T算如生时运它相反。S映志的 奇 数 1果 值FF来F果位标志是果了其算=与同映运=运P的低偶为运为溢10发F或志A否运一值运。运算方算))值性偶81用出F运结范1中生位C借产算个为，向的作表称。数于标F算果围断应断C蔽中低中位生结进1否标主”示为如，标P志所超，允C请中断“进果位U则志要指由递果则志P位得过则许求断请都1位的或U，D用令高减”“P运O结当称标。请求必外的FF或最借O来F执字方1算位的果前为志但求；须部个”用F借高位反行节式的用是运溢I不，I响的于位位，FF映时向值来否算出位=管以应可反。产此运的低1被决溢位，用该及C屏表映步字清定P出数O来标C蔽示有U进节FP为在。所决志中开外符的U方方0“如能定为断内中部号值向向数果表C何发部断的数被；进P据运示值出产不加U置D行串算的是，的生可减为F—操=否中的屏1响
在存储器中，以字节为单位存取数据 存储地址即为存储单元编号，称为地址 8086/8088提供20条地址总线，可寻址的存储空间为
220=1MB 每个存储单元的地址均为20位(但一般用5个十六进制
数书写) 地址范围为：00000H--0FFFFFH
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字节数据与字数据的存储
存储在一个存储单元中的数据称为字节数据 字节数据的存储：按顺序存放 其存储单元的地址，叫做该字节数据的存储地址
某数据地址DI 堆栈顶地址SP
堆栈段 数据段或附加数据段
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6. 标志寄存器
FR(FLAGS) —— 状态标志寄存器 8086/8088CPU设有一个16位的状态标志寄存器；使用
其中的9位作为状态标志位和控制标志位 6个状态标志(也称为条件码)----寄存ALU运算结果的
状态信息 3个控制标志----寄存CPU的工作状态信息
（6）理解8086/8088CPU工作周期的相关概念以及CPU外部操 作的典型工作时序
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第1个主题 8086/8088CPU的编程结构
主要内容： ▪ 8086/8088CPU的内部结构 ▪ 8086/8088CPU的寄存器结构
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8086/8088CPU的内部结构
指令取高队出了列与程的执序设行的置并运使行行指进速令行度的提部（份但寄。存取存寄贮指器存容8令是0器量、为为8中是有8指84C央高限位 字令P处速）U、节译理数的，码指器存它据、令的贮们总产队组部可生线成列件用
◆读/写偶地址体时，数据从低8位数据总线上传送 ◆读/写奇地址体时，数据从高8位数据总线上传送 特别提示：关注BHE、A0和SEL信号
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8086存储器的分体结构
8086CPU是按16位结构设计，可以通过两个存储体 直接读/写一个字数据；也可以只从一个存储体中读 /写一个8位的字节数据
SEL为奇偶地址存储体的“片选”信号 奇偶地址存储体的选择由BHE信号和A0决定 所以读/写字数据或字节数据就会有几种不同的情况
5. 指令指针寄存器
IP寄存器 —— 指令指针寄存器，存放下一次要取 出执行的指令的偏移地址
•与CS结合使用构成真正的指令物理地址 •用户不能直接更新使用，只能由系统自动更新
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部分寄存器一般用途示意
段基地址CS
段基地址S段S 基地址DS或ES
代码段
某指令地址IP
某数据地址SI 栈内某数据地址BP
址的计算方法
（4） 掌（握4）▪8088800688/686/08/880808系88C8统PC中UP的IU/O外的组部引织引脚特脚功点和及能应端和用口特工的征作编方址式方式 （5） 掌（握5）▪8088800688/686/08/880808C88PC8UP的的U典的最工型大作时最模小序式两分以种析及工工作作模时式序
需要存储在相邻两个存储单元中的数据称为一个“字”， 叫做字数据 字数据的存储：低字节存于低地址单元，高字节存于 高地址单元 存放该字数据低字节的存储单元的地址，叫做该字数 据的存储地址
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存储器中数据的存储方式
存储单元地址
3CH 00A22H
• 存储内容的表示：
（00A22H）=3CH
低字节 高字节
0 1 从奇地址内存单元或I/O端口读/写一个字节数据 AD15~AD8
第一总线周期高8位数据
0 1 从奇地址开始读/写
有效
AD15~AD8
1 0 一个(非规则)字数据 第二总线周期低8位数据 有效
AD7~AD0
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存储器的分段和物理地址的形成
8086/ 8088 的地址总线（AB）为20位 ∴ 直接寻址范围是 220 = 1 MB个存储单元
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标志寄存器置位问题
状态标志位由ALU运算的结果置位 控制标志位需要在程序中用专门的指令置位
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运算对标志位的影响的例
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运算对标志位的影响的例
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第2个主题 8086/8088的存储器组织
主要内容：
▪ 存储器组织 ▪ 8086存储器的分体结构 ▪ 存储器的分段和物理地址的形成
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存储器的组织
▼第二次读写偶地址体上数据，再发送一个偶地址 (A0=0)，并令信号BHE=1，通过低位数据线读写高字节数据
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8086存储器的分体结构
BHE A0
操作
所用的数据 总线
0 0 存取规则字（从偶地址开始读/写一个字）
AD15~AD0
1 0 从偶地址内存单元或I/O端口读/写一个字节数据 AD7~AD0
但是: 8086/ 8088 的寄存器、ALU都是16位，送出的也只 能是16位的地址数据
∴ 最多表示 216 = 64 KB 个地址编号 就是说：16位的寄存器和ALU不能直接存放和处理20位 的地址数据
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存储器的逻辑分段
CPU对存储器实行“分段”管理 即将存储空间分为若干逻辑段，每个逻辑段长度≤64 KB；
地输址入加输法出器控的制作电用路是实根现来寄暂存存器指内并令的传、数送数据操据进作和行指地算令址术。及可逻将辑 据总段线寄控存制器，存决放定的读段或基写运、算。存于寄存器内的地址可用 地对址内与存EU或送对出I/O的接16口位偏 来指向内存的某个位置，即寻址。 移地址计算得到20位的 实际地址
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执行部件EU的组成及作用
存取“规则字”与“非规则字”，其操作过程不同 (即所使用的总线周期数不同)
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8086存储器的分体结构
在8086系统中，将其可寻址的1 MB存储器分为 两个存储体；即奇地址存储体和偶地址存储体， 各为512 KB
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8086存储器的分体结构
◆奇地址存储体与系统高8位数据总线相连，偶地址存储体 与系统低8位数据总线相连
奇地址
内存
高地址
读/写偶地址字节
空闲
低地址 偶地址
CPU
数据 奇地址
内存
高地址
读/写奇地址字节
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8086存储器的分体结构
读/写一个规则字数据： ▼ 该字数据的地址是从偶地址开始的；发送该字数据的地 址（一定是偶地址A0=0），同时令信号BHE=0，则只须执 行一个总线读/写周期，便可一次完成对该字的读/写操作
微机原理及应用
北京科技大学信息工程学院
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第2章 微型计算机中的微处理器
本章主要的内容是8086/8088微处理器的相关知识以及
应（重18）0点8重（6掌/点81握0）▪掌8和8微8握C0理处P88解06U理8/系8的6器/0统8知8的08的8识内C8组CP部P织UU结的和的构工编内及作部程各方结结相式构关构特组征件及的外基部本应功用能特征 （2） 重（点2）▪掌88握0088内66/部8/80寄0888存C8P的器U存的的构内储成部器及寄组应存织用器特的点构成及应用特点 （3） 重（点3）▪掌88握00888606/88/860/088880C88P的8系UI系统/O统中组中存织存储储器器的和组I织/O特接点口以的及组物织理方地式
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1. 数据寄存器
▪ 含4个16位寄存器，也可分别作为2个8位的字节寄存器 使用；常用来存放参与运算的操作数或运算结果
• AX(Accumulator)（AH、AL）——累加寄存器 常用于数据运算或与外设交换数据
• BX(Base)（BH、BL）——基址寄存器 在间接寻址中用于存放内存的基地址
• CX(Count)（CH、CL）—— 计数寄存器 在循环、移位等操作中用于计数
• DX(Data)（DH、DL）—— 数据寄存器 常用于数据的传送或配合AX进行双字节运算
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2. 段寄存器
4个16位段寄存器，用于存放各逻辑段的段基地址；不 可互换的使用
CS(Code Segment )：代码段寄存器 用于存放当前执行程序所在段的段基地址
DS(Data Segment )：数据段寄存器 用于存放当前使用数据所在段的段基地址
预取指令时：利用CPU执行指令而总线空闲，从 内存中取出指令放入指令队列(等待CPU取走)
EU执行指令时：按EU的指令，向内存或I/O接口 写运算结果，从内存或I/O接口取数据
控制外部总线，保证各种信息的正确传送
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指令队列缓冲器
指令队列缓冲器
8086 的指令队列为6个字节
8088 的指令队列为4个字节
实现CPU的流水
指令队列缓冲器的指令存放状态
线处理操作
顺序指令执行：指令队列存放紧接在执行指令后面的 那一条指令
执行转移指令：立即清除指令队列中的内容，从新的 地址取入指令，并立即送往执行单元，然后再从新单 元开始重新填满队列
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8086/8088CPU的内部(编程用)寄存器
包括14个16位的寄存器 4个数据寄存器 2个地址指针寄存器 2个变址寄存器 4个段寄存器 2个控制寄存器
…… 0DH 3AH
00B06H 00B07H
存储单元地址
存储内容
字数据3A0DH的存 储地址为：00B06H
字数据325EH的存 储地址为：03A03H
…… 5EH 32H …源自03A03H 03A04H
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规则字与非规则字
存放一个字数据的低字节地址如果是偶数地址，则 称为“规则字”
存放一个字数据的低字节地址如果是奇数地址，则 称为“非规则字”
ES(Extra Segment )：附加段寄存器 用于存放当前附加数据段的段基地址
SS(Stack Segment )：堆栈段寄存器 用于存放当前堆栈段的段基地址
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3. 地址指针寄存器
常用于存放段内寻址时的偏移地址 SP：堆栈指针寄存器，存放当前堆栈段中
栈顶的偏移地址 BP：基址指针寄存器，存放位于堆栈中的
算术逻辑单元（运算器） 8个通用寄存器 1个标志寄存器 EU部分控制电路
取指令，指令译码 执行指令，完成运算
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总线接口部件BIU的组成及作用
地址加法器 6字节指令队列缓冲器 4个16位段寄存器 计1算6位20指位令的指存针储寄器存地器址 完分输成两入C种P输情U出况与控:内制存电间路以及CPU与I/O接口间的信息传送
某个存储单元的偏移地址 在寻址操作时一般均与SS搭配使用
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4. 变址寄存器
SI：源变址寄存器 DI：目标变址寄存器 变址寄存器常用于指令的间接寻址或相对寻址；存放
当前数据段中某一个存储单元的偏移地址 与DS配合使用 用SI存放源操作数的偏移地址 用DI存放目标操作数的偏移地址
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